化工原理对流给热系数测定实验
传热膜系数测定实验报告
北京化工大学化工原理实验报告实验名称：对流给热系数测定实验班级：姓名：学号：序号：同组人：设备型号：对流给热系数测定实验设备-第X套实验日期：一、摘要选用牛顿冷却定律作为对流传热实验的测试原理,通过建立水蒸汽—空气传热系统，分别对普通管换热器和强化管换热器进行了对流传热实验研究。
确定了在相应条件下冷流体对流传热膜系数的关联式。
此实验方法可测出蒸汽冷凝膜系数和管内对流传热系数。
本实验采用由风机、孔板流量计、蒸汽发生器等装置，空气走内管、蒸汽走环隙，用计算机在线采集与控制系统测量了孔板压降、进出口温度和两个壁温，计算传热膜系数α，并通过作图确定了传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m （n 取0.4），得到了半经验关联式。
实验还通过在内管中加入混合器的办法强化了传热，并重新测定了α、A 和m 。
二、实验目的1、掌握传热膜系数α及传热系数K 的测定方法；2、通过实验掌握确定传热膜系数准数关系式中的系数A 和指数m 、n 的方法；3、通过实验提高对准数关系式的理解，并分析影响α的因素，了解工程上强化传热的措施。
三、实验原理热量的传递方式有传导、对流、辐射三种。
流体流经固体表面的传热包含壁面薄层的热传导和主体的热对流，总称为对流给热。
计算对流给热过程的热量Q 和热流密度q 等，通常需先确定给热系数α。
本实验以间壁式换热器中最简单的套管换热器为研究对象，令壳程走热水蒸汽，管程强制逆流走冷空气，跟据牛顿冷却定律可以测得圆管内空气一侧的给热系数α1。
进一步可以将无因次准数Nu ，Re ，Pr 等按经验形式联系起来，并回归其中的参数A,a 。
根据已知A,a 的通用关联式确定给热系数，也可达到一定的精度要求，是当前工程上确定α的重要方法。
牛顿冷却定律： m t A Q∆⋅⋅=α式中：α——内表面给热系数，[W/(m ²·℃)]； Q ——传热量，[W]； A ——总传热面积[m2²]；Δtm ——管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，[℃]；1t ——进口温度，[℃]；2t ——出口温度，[℃]；,1w t ——壁温，[℃]；,2t w ——壁温，[℃]。
化工原理の传热实验
化工原理の传热实验一、实验目的1、学习传热系数的测定方法；2、学习传热膜系数及其准数联式的测定方法。
二、实验原理本实验有套管换热器4套，列管式换热器4套，首先介绍套管换热器。
套管换热器管间进饱和蒸汽，冷凝放热以加热管内的空气，实验设备如图2-2-5-1（1）所示。
传热方式为：冷凝—传导—对流 1、传热系数可用下式计算： ]/[2k m W t A qK m⋅∆⋅=(1)图2-2-5-1（1） 套管换热器示意图 式中：q ——传热速率[W] A ——传热面积[m 2] △t m —传热平均温差[K] ○1传热速率q 用下式计算： ])[(12W t t C V q p S -=ρ （2） 式中：3600/h S V V =——空气流量[m 3/s]V h ——空气流量[m 3/h]ρ——空气密度[kg/m 3]，以下式计算：]/)[273(4645.031m kg t R p Pa ++=ρ （3）Pa ——大气压[mmHg]Rp ——空气流量计前表压[mmHg] t 1——空气进换热器前的温度[℃]Cp ——空气比热[K kg J ⋅/]，查表或用下式计算：]/[04.01009K kg J t C m p ⋅+= （4） t m =(t 1+t 2)/2——空气进出换热器温度的平均值（℃） t 2——空气出口温度[℃]②传热平均面积A ：][2m L d A m π= （5）式中：d m =传热管平均直径[m]L —传热管有效长度[m ]③传热平均温度差△t m 用逆流对数平均温差计算：T ←——T t 1——→t 2 )(),(2211t T t t T t -=∆-=∆2121ln t t t t t m ∆∆∆-∆=∆ (6) 式中：T ——蒸汽温度[℃]2、传热膜系数（给热系数）及其关联式空气在圆形直管内作强制湍流时的传热膜系数可用下面准数关联式表示：nr m e P R Nu 0α= （7）式中：N u ——努塞尔特准数R e ——雷诺准数 P r ——普兰特准数αo ——系数，经验值为0.023 m ——指数，经验值为0.8n ——指数，经验值为：流体被加热时n=0.4，流体被冷却n=0.3 为了测定传热膜系数，现对式（7）作进一步的分析：λαdNu =（8） α——空气与管壁间的传热膜系数[W/m 2·k] 本实验可近似取α=K[传热系数]，也可用下式计算：)(m W i t t A q -=α （9）A i ——传热管内表面积[m 2] t W ——管壁温[℃]t m ——空气进、出口平均温度[℃] d ——管内径[m]λ——空气的导热系数[W/m ·k]，查表或用下式计算：λ=0.0244+7.8×10-5t m （10） μρdu =Re （11）u ——空气在加热管内的流速[m/s]μ——空气定性温度（t m ）下的粘度[pa ·s]，查表或用下式计算：μ=1.72×10-5+4.8×10-8t m （12）d ，ρ——意义同上。
制药化工原理：强制对流传热系数的测定
t1，t2 —流体进出口温度 C
◆ 以空气为介质的实验及其传热量Q计算中的质
量流量W为:
W 1.293V0
其中：
V0
V T0 P0
P1 P2 T1 T2
来公 源式
式中： V —空气转子流量计在操作状态
下示值 M 3 h
V0—标准状态下气体流量 M 3 h
★ 外套管由五段法兰联接的钢管制成，这 是为了便于安装铠装热电偶。管外包有聚氨 酯泡沫塑料保温。
四、 操作要点
㈠. 在实验开始前，必须掌握UJ—63电位差计的使 用方法。 ㈡. 实验开始时，先通空气。再通加热蒸汽。并打 开放气咀8，待空气排净后再关小，但在整个实验过 程中，它始终微开（以冒少量蒸汽为宜），以便不 凝性气体能连续排除。
V f —转子体 M 3 ；
S f —转子最大部分截面积 M 2 。
★ 列出流量计标定时和使用时的流量:
V1 CR SR
2gVf (f 1 ) Sf 1
及 V2 CR SR
2gVf (f 2 ) Sf 2
因为转子浮升高度相同，S R，V f ， 相
Sf
同可约去孔流系数，C
也可认为不变。对于
R
气体流量计f ， 上式为：
V2 1
V1
2
★对低压气体服从理想气体状态程 PM ，
RT
代入得:
V2 V1
P1 T2 P2 T1
★有时为了工艺计算需要，将V2 换算为标准
状态下流量：
V0
V1
T0 P0
P1 P2 T1 T2
式中： V0 —标准状态下流量；
⒉以空气为被加热介质的实验中，当流量增
大时，管壁温度将发生什么变化？为什么？
化工原理实验：传热实验
化工原理实验：传热实验化工传热综合实验一、实验装置的根本功能和特点本实验装置是以空气和水蒸汽为介质，对流换热的简单套管换热器和强化内管的套管换热器。
通过对本换热器的实验研究，可以掌握对流传热系数α i 的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解。
并应用线性回归分析^p 方法，确定关联式 Nu=ARemPr0.4 中常数A 、 m 的值。
通过对管程内部插有螺旋线圈的空气-水蒸气强化套管换热器的实验研究，测定其准数关联式 Nu=BRem 中常数B 、 m 的值和强化比Nu/Nu0 ，理解强化传热的根本理论和根本方式。
实验装置的主要特点如下：1.实验操作方便,平安可靠。
2.数据稳定,强化效果明显，用图解法求得的回归式与经历公式很接近。
3.水,电的耗用小,实验费用低。
4.传热管路采用管道法兰联接,不但密封性能好,•而且拆装也很方便。
5.箱式构造，外观整洁，挪动方便。
二、强化套管换热器实验简介强化传热又被学术界称为第二代传热技术，它能减小初设计的传热面积，以减小换热器的体积和重量；进步现有换热器的换热才能；使换热器能在较低温差下工作；并且可以减少换热器的阻力以减少换热器的动力消耗，更有效地利用能和资金。
强化传热的方法有多种，本实验装置是采用在换热器内管插入螺旋线圈的方法来强化传热的。
螺旋线圈的构造图如图 1 所示，螺旋线圈由直径 3mm 以下的铜丝和钢丝按一定节距绕成。
将金属螺旋线圈插入并固定在管内，即可构成一种强化传热管。
在近壁区域，流体一面由于螺旋线圈的作用而发生旋转，一面还周期性地受到线圈的螺旋金属丝的扰动，因此可以使传热强化。
由于绕制线圈的金属丝直径很细，流体旋流强度也较弱，所以阻力较小，有利于节省能。
螺旋线圈是以线圈节距 H 与管内径 d 的比值技术参数，且长径比是影响传热效果和阻力系数的重要因素。
科学家通过实验研究总结了形式为mB Nu Re 的经历公式，其中 B 和 m 的值因螺旋丝尺寸不同而不同。
对流给热系数测定实验
物理化学实验报告实验名称：对流给热系数测定实验学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：姓名：学号指导教师：日期：一、实验目的1、掌握传热膜系数的测定方法；2、通过实验，掌握确定传热膜系数准数关联式中的系数A和指数m的方法；3、通过实验提高对传热膜系数准数关联式的理解，并分析影响传热膜系数的因素，了解工程上强化传热的措施。
二、实验原理对流传热的核心问题是求算传热膜系数，当流体无相变时对流传热准数关联式的一般形式为：Nu=A×Re m×Pr n×Gr p (4-1)对于强制湍流而言，Gr准数可以忽略，故Nu=A×Re m×Pr n(4-2) 本实验中，可用图解法和最小二乘法计算上述准数关联式中的指数m、n和系数A。
用图解法对多变量方程进行关联时，要对不同变量Re和Pr分别回归。
本实验可简化上式，即取n=0.4(流体被加热)。
这样，上式即变为单变量方程，在两边取对数，即得到直线方程：lg(Nu/Pr0.4)=lgA + mlgRe (4-3)在双对数坐标纸上作图，找出直线斜率，即为方程的指数m。
在直线上任取一点的函数值代入方程中，则可得到系数A，即：A=Nu/(Pr0.4×Re m) (4-4) 用图解法，根据实验点确定直线位置有一定的人为性。
而用最小二乘法回归，可以得到最佳关联结果。
应用微机，对多变量方程进行一次回归，就能同时得到A、m、n。
对于方程的关联，首先要有Nu、Re、Pr的数据组。
其准数定义式分别为：Nu=αd/λ，Re=duρ/μ，Pr=Cpμ/λ实验中改变空气的流量以改变Re准数的值。
根据定性温度(空气进、出口温度的算术平均值)计算对应的Pr准数值。
同时，由牛顿冷却定律，求出不同流速下的传热膜系数α值进而算得Nu准数值。
牛顿冷却定律：Q=α×A×△t m (4-5)(tw-t1)-(tw-t2)△t m =ln(tw-t1)/(tw-t2)式中：α—传热膜系数，[W/(m2×℃)]；Q—传热量，[W]；A—总传热面积，[m2]；△t m—管壁温度与管内流体温度的对数平均温差，[℃]；tw—蒸汽平均温差，[℃]。
化工原理实验之对流传热实验
化工原理实验之对流传热实验————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ化工原理实验报告之传热实验学院学生姓名专业学号年级二Ο一五 年 十一月一、实验目的1.测定冷空气—热蒸汽在套管换热器中的总传热系数Ｋ; ２．测定空气或水在圆直管内强制对流给热系数；3.测定冷空气在不同的流量时,Ｎu 与Re 之间的关系曲线，拟合准数方程。
二、实验原理（1）冷空气-热蒸汽系统的传热速率方程为m t KA Q ∆=)ln(2121t t t t t m ∆∆∆-∆=∆，11t T t -=∆,22t T t -=∆ )(21t t C V Q p -=ρ式中，Q —单位时间内的传热量，W ;A —热蒸汽与冷空气之间的传热面积,2m ,dl A π=; m t ∆—热蒸汽与冷空气之间的平均温差,℃或K K —总传热系数,)℃/(2⋅m W ;d —换热器内管的内直径,d =２0m ｍ l —换热器长度,l ＝1．3m ；V —冷空气流量,s m /3；pC 、ρ—冷空气密度，3/m kg 空气比热，kg J /；21t t 、—冷空气进出换热器的温度，℃； T —热蒸汽的温度,℃。
实验通过测量热蒸汽的流量V,热蒸汽进、出换热器的温度T １和T 2 （由于热蒸汽温度恒定,故可直接使用热蒸汽在中间段的温度作为T),冷空气进出换热器的温度t １和ｔ2,即可测定K 。
(2)热蒸汽与冷空气的传热过程由热蒸汽对壁面的对流传热、间壁的固体热传导和壁面对冷空气的对流传热三种传热组成,其总热阻为:2211111d h d d bd h K m ++=λ 其中,21h h 、—热空气，冷空气的给热系数，)℃/(⋅m W ；21d d d m 、、—内管的内径、内外径的对数平均值、外径，m ； λ—内管材质的导热系数，)℃/(⋅m W 。
在大流量情况下,冷空气在夹套换热器壳程中处于强制湍流状态,h2较大,221d h d 值较小;λ较大,md dλ1值较小，可忽略，即 1h K ≈（３）流体在圆形直管中作强制对流时对管壁的给热系数关联式为n m C Nu Pr Re '=。
化工原理实验(四)空气-蒸汽对流给热系数测定
化工原理实验（四）空气－蒸汽对流给热系数测定一、实验目的1、 了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。
2、 掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。
3、 学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二、基本原理在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称为间壁式换热。
如图(4－1)所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成。
达到传热稳定时，有()()()()mm W M W p p t KA t t A T T A t t c m T T c m Q ∆=-=-=-=-=221112222111αα （4－1）Tt图4－1间壁式传热过程示意图式中：Q － 传热量，J / s ；m 1 － 热流体的质量流率，kg / s ； c p 1 － 热流体的比热，J / (kg ∙℃)； T 1 － 热流体的进口温度，℃； T 2 － 热流体的出口温度，℃； m 2 － 冷流体的质量流率，kg / s ； c p 2 － 冷流体的比热，J / (kg ∙℃)； t 1 － 冷流体的进口温度，℃； t 2 － 冷流体的出口温度，℃；α1 － 热流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ∙℃)；A 1 － 热流体侧的对流传热面积，m 2；()m W T T -－ 热流体与固体壁面的对数平均温差，℃；α2 － 冷流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m 2 ∙℃)；A 2 － 冷流体侧的对流传热面积，m 2；()m W t t - － 固体壁面与冷流体的对数平均温差，℃；K － 以传热面积A 为基准的总给热系数，W / (m 2 ∙℃)； m t ∆－ 冷热流体的对数平均温差，℃；热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（4—2）计算，()()()22112211ln W W W W m W T T T T T T T T T T -----=- （4－2）式中：T W 1 － 热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃；T W 2 － 热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃。
实验三 传热系数K和给热系数α的测定
实验三 传热系数K 和给热系数α的测定一、 实验目的1. 了解间壁式传热元件和给热系数测定的实验组织方法；2. 学会给热系数测定的试验数据处理方法；3. 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二、实验原理在工业生产中，间壁式换热器是经常使用的换热设备。
热流体借助于传热壁面，将热量传递给冷热体，以满足生产工艺的要求。
影响换热器传热速率的参数有传热面积、平均温度差和传热系数三要素。
为了合理选用或设计换热器，应对其性能有充分的了解。
除了查阅文献外，换热器性能实测是重要的途径之一。
传热系数是度量换热器性能的重要指标。
为了提高能量的利用率，提高换热器的传热系数以强化传热过程，在生产实践中是经常遇到的问题。
列管换热器是一种间壁式的传热装置。
冷热液体间的传热过程是由热流体对壁面的对流传热、间壁的热传导、以及壁面对冷流体的对流传热这三个传热子过程组成，其所涉及的热量衡算为：1212()()()()h h w c c w mw w Q KA T t Q A T t Q A t t A Q t t ααλδ=-=-=-=- 1122111w w w w h h m c c T t t t t t T tQ A A A KA δαλα----==== 1h h m c cK A A A A A A δαλα=++在所考虑的这个传热过程忠，所涉及的参数共有13个，采用因次分析方法 ：π=13-4=9个无因次数群。
该方法的基本处理过程是将研究的对象分解成两个或多个子过程 。
即：12(,)K f αα≈分别对α1、α2进行研究：1111111(,,,,,)p f d u c αρμλ=无因次处理得：0(,)Re Pr p b c c d du f Nu a μαρλμλ=→= 1）传热系数K 的实验测定热量衡算式：21()c c pc Q q c t t ρ=- 传热速率式：m Q KA t =∆ 其中：12211221()()lnm T t T t t T t T t ---∆=--两式联立，得：21()c c pc mq c t t K A t ρ-=∆2）给热系数α的实验测定热量衡算式：21()c c pc Q q c t t ρ=- 传热速率式： c mc Q A t α=∆ 其中：2121()()lnw w mc w w t t t t t t t t t ---∆=--下上上下两式联立，得：21()c c pc c mcq c t t A t ρα-=∆三、实验装置及流程图本实验选用空气作为冷流体 华理是冷却水，水蒸汽作为热流体。
传热实验(化工原理实验)
传热实验一、实验目的1、熟悉套管换热器、列管换热器的结构及操作方法；2、通过对套管换热器空气-水蒸汽传热性能的实验研究，掌握对流传热系数的测定方法；3、确定套管传热管强化前后内管中空气的强制湍流换热关联式，并比较强化传热前后的效果；4、通过对列管换热器传热性能实验研究，掌握总传热系数K 的测定方法，并对变换面积前后换热性能进行比较。
二、实验原理1、普通套管换热器传热系数测定及准数关联式的确定：(1)对流传热系数i α的测定：对流传热系数i α可以根据牛顿冷却定律，通过实验来测定。
i i i mQ S t α=⨯⨯∆(1)i i m iQ t S α=∆⨯(2)式中：i α—管内流体对流传热系数，W/(m 2·℃)；i Q —管内传热速率，W ；i S —管内换热面积，m 2；m t ∆—壁面与主流体间的温度差，℃。
平均温度差由下式确定：m w t t t∆=-(3)式中：t —冷流体的入口、出口平均温度，℃；w t —壁面平均温度，℃。
因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内壁温度、外壁温度和壁面平均温度近似相等，w t 用来表示，由于管外使用蒸汽，所以w t 近似等于热流体的平均温度。
管内换热面积：i i iS d L π=(4)式中：i d —内管管内径，m ；i L —传热管测量段的实际长度，m 。
由热量衡算式：21()i i pi i i Q W c t t =-(5)其中质量流量由下式求得：3600i i i V W ρ=(6)式中：i V —冷流体在套管内的平均体积流量，m 3/h ；pi c —冷流体的定压比热，kJ/(kg·℃)；i ρ—冷流体的密度，kg/m 3；pi c 和i ρ可根据定性温度查得，122i i m t t t +=为m 冷流体进出口平均温度；1i t 、2i t 、w t 、i V 可采取一定的测量手段得到。
(2)对流传热系数准数关联式的实验确定：流体在管内作强制湍流，被加热状态，准数关联式的形式为：m ni i i Nu ARe Pr =(7)其中：i i i i d Nu αλ=，i i i i i u d Re ρμ=，pi i i ic Pr μλ=。
四川大学化工实验报告材料对流传热实验
四川大学
化工原理实验报告
学院：化学工程学院专业：化学工程与工艺班号：153080302姓名：胡垒学号：2015141494038 实验日期：2017年6月5日指导老师：吴潘
四.实验装置图及主要设备（包括名称、型号、规格）
（1）实验装置示意图。
冷空气通过风机进入套管换热器管程，蒸汽发生器内通过电加热使水汽化产生蒸汽，蒸汽进入换热器内的壳程加热管程内的冷空气、蒸汽和冷空气通过套管换热器内管壁进行热量交换。
对流传热装置示意图如图所示。
（2）仪器及仪表。
设备：风机、蒸汽发生器、普通套管换热器、螺旋套管换热器、消音器。
仪表：气体涡旋流量计、压差变送器、温度变送器、温度控制器、无纸记录仪、液位计。
普通套管换热器
螺旋套管换热器
十．实验思考题
1.与流体的物流性质有关，比如流速、密度、粘度、管径、导热系数等。
（1）. 流体流动的状态：层流、湍流等。
（2）. 流体流动的原因：自然对流、强制对流等。
（3）. 流体的物理性质：密度、比热容、粘度、导热率等。
（4）. 传热面的形状、位置和大小：如管、板、管束、管长、管径、管子排列。
化工原理 传热实验
实验四 传热实验本传热实验装置采用计算机数据在线采集和自动控制系统，可实行自动操作或手动操作。
通过对以空气和水蒸气为介质的套管换热器实验研究，可以掌握传热系数K 、传热膜系数2α的测定方法，加深对其概念和影响因素的理解；学会用最小二乘法确定关联式m A Nu Re =中常数A 、m 的值。
通过对普通套管换热器和强化套管换热器的比较，了解工程上强化传热的措施。
一． 实验内容（任选一个）1．强化传热措施的探讨。
采用计算机数据在线采集系统，测定普通套管换热器和强化套管换热器的传热系数K ；用作图法或最小二乘法关联出m A Nu Re =中常数A 、m 的值。
通过对普通套管换热器和强化套管换热器的实验结果比较，说明强化传热的原理并对强化传热的其它措施进行探讨。
2．测定不同流速下的普通套管换热器或强化套管换热器的传热膜系数2α，用作图法或最小二乘法关联出m A Nu Re =中常数A 、m 的值，并对实验结果进行比较。
二．实验原理：对于流体在圆形直管中作强制湍流时的对流传热系数的准数关联式可以表示成：n m C Nu Pr Re = （1） 系数C 与指数m 和n 则需由实验加以确定。
对于气体，Pr 基本上不随温度而变，可视为一常数，因此，式（1）可简化为：m A Nu Re = （2） 式中： λαd Nu 2= μρdu =Re 通过实验测得不同流速下孔板流量计的压差，空气的进、出口温度和换热器的壁温（因为换热器内管为紫铜管，其导热系数很大，且管壁很薄，故认为内、外壁温度与壁面的平均温度近似相等），根据所测的数据，经过查物性数据和计算，可求出不同流量下的Nu 和Re ，然后用线性回归方法（最小二乘法）确定关联式m A Nu Re =中常数A 、m 的值。
三．实验装置与主要技术数据（一） 实验装置1．流程实验装置的流程如图1所示。
装置的主体是两根平行的套管换热器，内管为紫铜材质，外管为不锈钢管，两端用不锈钢法兰固定。
实验三对流给热系数测定实验（空气-水蒸气体系）
实验三 对流给热系数测定实验（空气-水蒸气体系）3.1 实验目的1) 观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象；2）测定空气在圆形直管内强制对流给热系数和换热器总传热系数并随着流量的变化规律；3）掌握热电阻测温方法；4）掌握化工原理实验软件库（VB 实验数据处理软件系统）的使用。
3.2 基本原理在套管换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以空气，水蒸气冷凝放热以加热空气，在传热过程达到稳定后，有如下关系式：V ρC P (t 2－t 1)＝α0A 0(T －T W )m ＝αi A i (t w －t)m （1—15） 式中：V 被加热流体体积流量，m 3/s ； ρ 被加热流体密度，kg/m 3； C P 被加热流体平均比热，J/(kg ·℃)；α0、αi 水蒸气对内管外壁的冷凝给热系数和流体对内管内壁的对流给热系数，W/(m 2·℃)；t 1、t 2 被加热流体进、出口温度，℃； A 0、A i 内管的外壁、内壁的传热面积，m 2； (T －T W )m 水蒸气与外壁间的对数平均温度差，℃； 22112211ln )()()(w w w w m T T T T T T T T Tw T -----=- （1—16）(t w －t)m 内壁与流体间的对数平均温度差，℃；22112211ln )()()(t t t t t t t t t t w w w w mw -----=- （1—17） 式中：T 1、T 2 蒸汽进、出口温度，℃； T w1、T w2、t w1、t w2 外壁和内壁上进、出口温度，℃。
当内管材料导热性能很好，即λ值很大，且管壁厚度很薄时，可认为T w1＝t w1，T w2＝t w2，即为所测得的该点的壁温。
由式（1—17）可得：m P Tw T A t t C V )()(0120--=ρα （1—18）mw P it t A t t C V )()(012--=ρα （1—19） 若能测得被加热流体的V 、t 1、t 2，内管的换热面积A 0或A i ，以及水蒸气温度T ，壁温T w1、T w2，则可通过式（1 —18）算得实测的水蒸气（平均）冷凝给热系数α0；通过 式（1 —19）算得实测的流体在管内的（平均）对流给热系数αi 。
化工原理实验报告三空气总传热
实验三、总传热系数与对流传热系数的测定一、实验目的1．了解间壁式换热器的结构与操作原理；2．学习测定套管换热器总传热系数的方法； 3．学习测定空气侧的对流传热系数；4．了解空气流速的变化对总传热系数的影响。
二、实验原理本实验采用套管式换热器，热流体走管间，为蒸汽冷凝，冷流体走内管，为空气。
该传热过程由水蒸气到不锈钢管外管壁的对流传热、从外管壁到内管壁的传导传热、内管壁到冷水的对流传热三个串联步骤组成。
图1. 传热实验装置流程图1-空气流量调节阀 2-转子流量计 3-蒸汽调节阀 4-蒸汽压力表 5-套管换热器 6-冷凝水排放筒 7-旋塞 8-空气进口温度计 9-空气出口温度计 10-不凝气排放口套管换热器5由不锈钢管（或紫铜管）内管和无缝钢外管组成。
内管的进出口端各装有热电阻温度计一支，用于测量空气的进出口温度。
内管的进、出口端及中间截面外壁表面上，各焊有三对热电偶，型号为WRNK-192。
不锈钢管规格Φ21.25⨯2.75，长1.10米 S=πd o L=0.0734m 2 紫铜管Φ16⨯2，长1.20米 S=πd o L=0.0603m 2 转子流量计（空气，0~20m 3/h ，20℃）数字显示表SWP-C40 此设备的总传热系数可由下式计算：mt S Q K ∆⋅=其中 ()()出进出进t T t T t T t Tt m -----=∆ln式中：Q ——传热速率，W ；S ——传热面积，m 2；S=πd o L;m t ∆——对数平均温度差，℃T ——饱和蒸汽温度，℃，根据饱和蒸汽压力查表求得；出进、t t ——分别为空气进、出口温度，℃。
通过套管换热器间壁的传热速率，即空气通过换热器被加热的速率，用下式求得：()进出t t c m Q p s -⋅⋅=， W其中，C p 应取进、出口平均温度下空气的比热容。
W=V s ⋅ρ，其中ρ为进口温度下空气的密度。
对流传热系数的计算公式为m t S Q ∆⋅⋅=α式中S ─内管的内表面积，m 2；α─空气侧的对流传热系数，W/(m 2⋅︒C)；∆t m ─空气与管壁的对数平均温度差，︒C 。
冷空气——蒸汽的对流传热实验
∆������������
=
∆������1−∆������2 ������������∆∆������������12
=
(99.5−25.1)−(99.5−67.7) ������������9999..55−−2657..17
℃=50.12℃
传
热
速
率
Q
=
������������������������������(������2
5.稳定 10~15min，记录冷空气流量，蒸汽温度和冷空气进、出口温度。
6. 调节空气 支路调节阀（ 逐渐关闭闸阀 16），改变冷空气流量，稳定 10~15min后，记录冷空气流量，进、出口温度和蒸汽温度。
7.重复操作实验步骤 6 八至十次，流量从大到小，均匀分布，完成 1#换热器 的测定。
8.全开冷空气支路调节阀（闸阀 16），选择另一个换热器 2#换热器，全开此 换热器切换阀（球阀 2），管壁已做完实验的 1#换热器的切换阀（球阀 3）。
内径：25mm
外径：30mm
定性温
度������������ （℃）
传热面 积A （m2）
平均 传热速 温差 率 Q ∆������������(℃) （W）
总传热 系数 K （W/( m2/s)）
管长：1.3m
Nu
Re
1 19.8 46.4 0.123 50.1 260.44 45.63 40.4 15620.6
3 48.7 54.8 0.123 41.7 503.75 74.80 66.2 38420.3
4 45.0 53.5 0.123 43.8 489.10 74.32 65.8 35501.3
5 40.7 52.8 0.123 43.4 457.44 70.44 62.3 32109.0
化工原理实验传热实验报告
化工原理实验传热实验报告实验目的：了解传热的基本原理，掌握传热实验的基本方法和操作技能。
实验仪器与材料： 1. 传热试验装置：包括加热器、冷却器、测温设备等。
2.测量工具：温度计、计时器、称量器等。
3. 实验样品：可以是固体、液体或气体。
实验原理：传热是物体之间由于温度差引起的热量传递现象。
传热可以通过三种方式进行：导热、对流和辐射。
1.导热：导热是通过物体内部的分子碰撞实现的热量传递方式。
热量从高温区域传递到低温区域，速度与温度差和材料导热系数有关。
2.对流：对流是通过流体的流动来实现的热量传递方式。
热量可以通过流体的对流传递到其他物体或流体中，速度与流体的流动速度、流体的性质以及流动的距离有关。
3.辐射：辐射是通过电磁波传递热量的方式。
热辐射不需要通过介质传递，可以在真空中传播。
热辐射的强度与物体的温度和表面特性有关。
实验步骤：步骤一：准备工作 1. 确定实验所需的传热试验装置和材料，并检查其是否完好。
2. 准备实验所需的测量工具和实验样品。
3. 对实验装置进行清洁和消毒，确保实验结果的准确性。
步骤二：导热实验 1. 将传热试验装置中的加热器加热到一定温度。
2. 在加热器的一侧放置一个固体样品，并用温度计测量其初始温度。
3. 记录固体样品的温度随时间的变化，并绘制温度-时间曲线。
4. 根据温度-时间曲线，计算固体样品的导热速率和导热系数。
步骤三：对流实验 1. 在传热试验装置中加入一定量的流体样品。
2. 将加热器加热到一定温度，并用温度计测量流体样品的初始温度。
3. 在冷却器的另一侧，用冷却水冷却流体样品，并用温度计测量冷却后的温度。
4. 记录流体样品的温度随时间的变化，并绘制温度-时间曲线。
5. 根据温度-时间曲线，计算流体样品的对流传热速率。
步骤四：辐射实验 1. 将传热试验装置中的加热器加热到一定温度。
2. 在加热器的一侧放置一个辐射源，并用温度计测量其初始温度。
3. 在辐射源的另一侧，放置一个辐射接收器，并用温度计测量接收器的初始温度。
对流给热系数测定实验报告
实验名称:对流给热系数测定实验一、实验目的1.测定水蒸汽在圆直水平管外冷凝给热系数α0及冷流体(空气或水)在圆直水平管内的强制对流给热系数αi。
2.观察水蒸汽在圆直水平管外壁上的冷凝状况。
3 掌握热电阻测温方法。
4 掌握计算机自动控制调节流量的方法。
5 了解涡轮流量传感器和智能流量积算仪的工作原理和使用方法。
6 了解电动调节阀压力传感器和变频器的工作原理和使用方法。
7 掌握化工原理实验软件库的使用。
二、实验装置流程示意图及实验流程简述水蒸汽自蒸汽发生器途经阀、阀由蒸汽分布管进入套管换热器的环隙通道, 冷凝水由阀、阀排入水沟。
冷流体水或来自由变频器控制的旋涡气泵产生的空气依次经过阀或电动调节阀、涡轮流量计、水或空气流量调节阀进入套管换热器的内管, 被加热后排入下水道或放空。
三、简述实验操作步骤及安全注意事项空气~水蒸汽系统1.开启电源。
依次打开控制面板上的总电源、仪表电源。
2.启动旋涡气泵.调节手动调节阀使风量最大。
3.排蒸汽管道的冷凝水。
打开阀、阀, 排除套管环隙中积存的冷凝水, 然后适当关小阀, 注意阀不能开得太大, 否则蒸气泄漏严重。
4.调节蒸汽压力。
打开阀, 蒸汽从蒸汽发生器沿保温管路流至阀；慢慢打开阀, 蒸汽开始流入套管环隙并对内管的外表面加热, 控制蒸汽压力稳定在0.02MPa.不要超过0.05MPa, 否则蒸汽不够用。
5.分别测定不同流量下所对应的温度。
当控制面板上的巡检仪显示的11个温度、压力数据及智能流量积算仪上显示的空气流量稳定后，记录下最大空气流量下的全部的温度、压力、流量数据。
然后再调节阀，分别取最大空气流量的1/2及1/3，分别记录下相应流量下的稳定的温度和压力数据，这样总共有3个实验点。
6.实验结束后，关闭蒸汽阀和阀，关闭仪表电源及总电源。
水~水蒸汽系统操作步骤、方法基本上同空气~水蒸汽体系一样, 只是冷流体由空气改为冷水, 实验点仍然取3个。
注意事项1 一定要在套管换热器内管输入以一定量的水或空气, 方可开启蒸汽阀门, 且必须在排除蒸汽管线上原积存的冷凝水后, 才可把蒸汽通入套管换热器中。
化工原理实验-传热实验
传热实验——传热系数的测定2011011743 分1 黄浩实验日期：2013-11-15同组实验者：周昱、曹庆辰、陈辰地点：化工实验教学中心108室实验内容：传热系数的测定一、实验目的（1）掌握传热系数K、给热系数α和导热系数λ的测定方法。
（2）比较保温管、裸管、汽水套管的传热速率，并进行讨论。
（3）掌握热电偶测温原理及相关二次仪表的使用方法。
二、实验原理根据传热基本方程、牛顿冷却定律及圆筒壁的热传导方程，已知传热设备的结构尺寸，只要测得传热速率Q以及各相关温度，即可算出K、α和λ。
（1）测定汽-水套管的传热系数K [W/(m2·℃)]K=Q/AΔt m式中：A——传热面积，m2；Δt m——冷、热流体的平均温差，℃；Q——传热速率，W；Q=W汽×r式中：W汽——为冷凝液流量（kg/s），r——为汽化潜热（J/kg）。
（2）测定裸管的自然对流给热系数α [W/(m2·℃)]α=Q/A(t w−t f)式中：t W，t f——壁温和空气温度，℃。
（3）测定保温材料的导热系数λ [W/(m·℃)]λ=Qb/A m(T w−t w)式中：q——热通量，W/(m2)T W，t W——保温层两侧的温度，℃；b——保温层的厚度，m；A m——保温层内外壁的平均面积，m2。
三、实验流程与装置该装置主体设备为“三根管”：汽水套管、裸管和保温管。
这“三根管”与锅炉、汽包、高位槽、智能数字显示控制仪等组成整个测试系统。
如图1：图1 传热系数测定的实验装置示意图工艺流程为：锅炉内加热的水蒸气送入汽包，然后在三根并联的紫铜管内同时冷凝，冷凝液由计量管或量筒收集。
三根管外情况不同：一根管外用珍珠岩保温；一根为裸管；还有一根为套管式换热器，管外有来自高位槽的冷却水。
可定性观察到三个设备冷凝速率的差异，并测定K、α和λ。
1）各种设备的尺寸：2）锅炉加热功率：0~6 kW。
3）冷却水流量：0~160 L/h。
化工原理实验传热实验报告
传热膜系数测定实验（第四组）一、实验目的1、了解套管换热器的结构和壁温的测量方法2、了解影响给热系数的因素和强化传热的途径3、体会计算机采集与控制软件对提高实验效率的作用4、学会给热系数的实验测定和数据处理方法二、实验内容1、测定空气在圆管内作强制湍流时的给热系数α12、测定加入静态混合器后空气的强制湍流给热系数α1’3、回归α1和α1’联式4.0Pr Re ⋅⋅=aA Nu 中的参数A 、a *4、测定两个条件下铜管内空气的能量损失二、实验原理间壁式传热过程是由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传导和固体壁面对冷流体的对流传热三个传热过程所组成。
由于过程复杂，影响因素多，机理不清楚，所以采用量纲分析法来确定给热系数。
1）寻找影响因素物性：ρ，μ ，λ，c p 设备特征尺寸：l 操作：u ，βgΔT 则：α=f （ρ，μ，λ，c p ，l ，u ，βgΔT） 2）量纲分析ρ[ML -3]，μ[ML -1 T -1]，λ[ML T -3 Q -1]，c p [L 2 T -2 Q -1]，l [L] ，u [LT -1]， βg ΔT [L T -2]， α[MT -3 Q -1]]3）选基本变量（独立，含M ，L ，T ，Q-热力学温度） ρ，l ，μ, λ4）无量纲化非基本变量α：Nu ＝αl/λ u: Re ＝ρlu/μ c p : Pr ＝c p μ/λ βgΔT : Gr ＝βgΔT l 3ρ2/μ2 5）原函数无量纲化⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆=223,,μρβλμμρλαtl g c lu F l p 6）实验Nu ＝ARe a Pr b Gr c强制对流圆管内表面加热：Nu ＝ARe a Pr 0.4 圆管传热基本方程： m t A K t T t T t T t T A K Q ∆⋅⋅=-----⋅=111221122111ln)()(热量衡算方程：)()(12322111t t c q T T c q Q p m p m -=-=圆管传热牛顿冷却定律：22112211222112211211ln )()(ln )()(w w w w w w w w T T T T T T T T A t t t t t t t t A Q -----⋅=-----⋅=αα圆筒壁传导热流量：)]/()ln[)()()/ln(112211221212w w w w w w w w t T t T t T t T A A A A Q -----⋅-⋅=δλ 空气流量由孔板流量测量：54.02.26P q v ∆⨯= [m 3h -1，kPa]空气的定性温度：t=(t 1+t 2)/2 [℃]三、实验流程1、蒸汽发生器2、蒸汽管3、补水漏斗4、补水阀5、排水阀6、套管换热器7、放气阀8、冷凝水回流管9、空气流量调节阀10、压力传感器11、孔板流量计12、空气管13、风机图1、传热实验流程套管换热器内管为φ27×3.5mm黄铜管,长1.25m,走冷空气，外管为耐高温玻璃管，壳程走100℃的热蒸汽。